(57)【要約】【課題】軽くて安価で形状自由度が大きい駆動軸を有する駆動装置を提供する。【解決手段】電圧が印加されると伸縮する圧電素子１４と、移動体１８を摺動可能なように支持し、圧電素子１４に結合して圧電素子１４と共に変位する駆動軸１６とを備え、圧電素子１４の伸縮によって移動体１８を駆動軸１６に沿って移動させる駆動装置１０であって、駆動軸１６の材質が繊維強化樹脂複合体であり、前記繊維強化樹脂複合体を構成する合成樹脂材料が液晶ポリマまたはポリフェニレンサルファイドである。【選択図】図４
2006311794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧が印加されると伸縮する電気機械変換素子と、移動体を摺動可能なように支持し、前記電気機械変換素子に結合して前記電気機械変換素子と共に変位する移動体支持部材とを備え、前記電気機械変換素子の伸縮によって前記移動体を前記移動体支持部材に沿って移動させる駆動装置であって、
前記移動体支持部材の材質が繊維強化樹脂複合体であり、前記繊維強化樹脂複合体を構成する合成樹脂材料が液晶ポリマまたはポリフェニレンサルファイドであることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記繊維強化樹脂複合体を構成する合成樹脂材料は、全芳香族系ポリエステルであることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記繊維強化樹脂複合体に含まれる強化繊維は、カーボン繊維、ガラス繊維、カーボンウイスカ、または、チタン酸カリウムウイスカであることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記繊維強化樹脂複合体における強化繊維の含有率は、１０〜５０体積パーセントであることを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記移動体支持部材は、軸方向において一部が中空の駆動軸であることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記移動体支持部材は、軸方向において径の異なる部分を有する駆動軸であることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記移動体支持部材は、軸方向に垂直な横断面が多角形をなす駆動軸であることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばカメラ、ＤＶＤ，ＣＤ，ＭＤ等の記録媒体の読み取り装置、内視鏡等に用いられるレンズ等の光学部材を駆動するのに適した駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気機械変換素子である圧電素子の伸縮を利用して、移動体を移動させる駆動装置が知られている。図１および図２にリニア型駆動装置の例を示す。図１に示した駆動装置１００は、圧電素子１０１の伸縮方向の一端が固定体１０２の端面に接着剤１０２ａで固定され、他端に移動体支持部材である駆動軸１０３が接着剤１０１ａで固定されている。また、圧電素子１０１には給電部材１０４が導電性接着剤で接続されており、これにより圧電素子１０１に所定のパルス電圧が印加されるようになっている。
【０００３】
図２に示すように、移動体１０８は駆動軸１０３に沿って摺動可能になっている。移動体１０８は、スライダ１０５と、該スライダ１０５との間に駆動軸１０３を挟持する挟持部材１０６と、駆動軸１０３を挟んで挟持部材１０６をスライダ１０５に向かって押し付ける板ばね１０７とから構成されている。レンズ等の光学部材をスライダ１０５に取り付けることで、移動体１０８が駆動軸１０３上で移動することによって光学部材が直進駆動されるようになっている。
【０００４】
図３に前記駆動装置１００の駆動原理を示す。駆動装置１００の圧電素子１０１に、例えば図３（ｂ）に示すような緩やかな立ち上がり部分（Ａ−Ｂ間）と急激な立ち下がり部分（Ｂ−Ｃ間）を有する鋸歯状波形のパルス電圧を印加すると、まず、パルス電圧の緩やかな立ち上がり部分（Ａ−Ｂ間）では、図３（ａ２）に示すように圧電素子１０１が緩やかにその厚み方向に伸び変位し、圧電素子１０１に固定されている駆動軸１０３が繰り出し方向に移動する。これに伴い、駆動軸１０３に摩擦係合した移動体１０８が駆動軸１０３と共に移動する。
【０００５】
続いて、パルス電圧の急激な立ち下がり部分（Ｂ−Ｃ間）では、圧電素子１０１は急速に厚み方向に縮み変位し、圧電素子１０１に固定された駆動軸１０３も急速に戻り方向に変位する。このとき、図３（ａ３）に示すように、移動体１０８の慣性力が駆動軸１０３との間の摩擦力に打ち勝って滑りを生じることで、移動体１０８は実質的にその位置に留まって移動しない。その結果、図３（ａ１）に示す初期状態よりも伸びと縮みとの移動量の差の分だけ移動体１０８が繰り出し方向へ移動する。このような圧電素子１０１の伸縮が繰り返されることで、移動体１０８は駆動軸１０３に沿って繰り出し方向に駆動されることになる。
【０００６】
これに対し、上述したのとは逆の原理で移動体１０８は戻り方向に駆動される。すなわち、圧電素子１０１に急激な立ち上がり部分と緩やかな立ち下がり部分とからなる鋸歯状波形のパルス電圧が印加されると、パルス電圧の急激な立ち上がり部分では、圧電素子１０１が急速に伸び変位して、これに伴って圧電素子１０１に固定された駆動軸１０３も急速に繰り出し方向に変位する。このとき、移動体１０８の慣性力が駆動軸１０３との間の摩擦力に打ち勝って滑りを生じることで、移動体１０８は実質的にその位置に留まって移動しない。
【０００７】
続いて、パルス電圧の緩やかな立ち下がり部分では、圧電素子１０１が緩やかに縮み変位し、これに伴って圧電素子１０１に固定された駆動軸１０３も緩やかに戻り方向に変位する。このとき、駆動軸１０３と共に移動体１０８も戻り方向に変位する。その結果、初期状態よりも伸びと縮みとの移動量の差の分だけ移動体１０８が戻り方向へ移動する。このような圧電素子１０１の伸縮が繰り返されることで、移動体１０８は駆動軸１０３に沿って戻り方向に駆動されることになる。
【０００８】
このような摩擦を介して駆動力を発生する駆動装置１００の移動体支持部材として、下記特許文献１には、カーボン繊維を軸方向に配向してエポキシ樹脂で固めることにより製造されたものが開示されている。しかしながら、この製造方法では、移動体支持部材が軸方向に一定の形状をもつものになることが多く、形状の自由度が小さいという問題がある。
【０００９】
また、下記特許文献２は、移動体支持部材としてセラミック製の中空軸を使用することが開示されている。しかしながら、セラミック製の移動体支持部材は、繊維強化樹脂複合体からなる移動体支持部材に比して重いものになるため圧電素子１０１からの力の伝達を効率的にするうえで好ましくなく、しかも、移動体支持部材の表面粗さを所望の滑らかさに仕上げるにはコストがかさむという問題点もある。
【００１０】
【特許文献１】特許第３１８０５５７号公報
【特許文献２】特開平１０−３３７０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、前記問題点に鑑みて、本発明は、軽くて安価で形状自由度が大きい移動体支持部材を有する駆動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するために、本発明は、電圧が印加されると伸縮する電気機械変換素子と、移動体を摺動可能なように支持し、前記電気機械変換素子に結合して前記電気機械変換素子と共に変位する移動体支持部材とを備え、前記電気機械変換素子の伸縮によって前記移動体を前記移動体支持部材に沿って移動させる駆動装置であって、
前記移動体支持部材の材質が繊維強化樹脂複合体であり、前記繊維強化樹脂複合体を構成する合成樹脂材料が液晶ポリマまたはポリフェニレンサルファイドであることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の駆動装置において、前記繊維強化樹脂複合体を構成する合成樹脂材料は、全芳香族系ポリエステルであってもよい。
【００１４】
また、本発明の駆動装置において、前記繊維強化樹脂複合体に含まれる強化繊維は、カーボン繊維、ガラス繊維、カーボンウイスカ、または、チタン酸カリウムウイスカであってもよい。
【００１５】
また、本発明の駆動装置において、前記繊維強化樹脂複合体における強化繊維の含有率は、１０〜５０体積パーセントであってもよい。
【００１６】
また、本発明の駆動装置において、前記移動体支持部材は、軸方向において一部が中空の駆動軸であってもよい。
【００１７】
また、本発明の駆動装置において、前記移動体支持部材は、軸方向において径の異なる部分を有する駆動軸であってもよい。
【００１８】
さらに、本発明の駆動装置において、前記移動体支持部材は、軸方向に垂直な横断面が多角形をなす駆動軸であってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の駆動装置によれば、移動体支持部材の材質が繊維強化樹脂複合体であって、前記繊維強化樹脂複合体を構成する合成樹脂材料を液晶ポリマまたはポリフェニレンサルファイドとすることで、移動体支持部材を射出成形により製造可能になる。その結果、移動体支持部材について、形状の自由度が大きくなるとともに、製造コストを安価にすることができる。また、セラミック製の移動体支持部材に比べて、軽いために電気機械変換素子からの効率的な力の伝達を実現できるとともに、移動体が滑動するのに適した滑らかな表面を二次加工なしに得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図４は、本発明の一実施形態である駆動装置１０の概略構成を示す一部断面を含む側面図である。駆動装置１０は、固定体１２と、電気機械変換素子の一例である圧電素子１４と、駆動軸（移動体支持部材）１６と、移動体１８とを備えている。
【００２１】
固定体１２は、駆動装置１０の図示しないベース部材に固定されている。圧電素子１４は、パルス電圧が印加されることによって軸方向に伸縮するものであり、その伸縮方向の一端が固定体１２に接着固定されている。駆動軸１６は、例えば円柱状の外形をなし、その端部内には中空部１７が形成されている。圧電素子１４の伸縮方向の他端は、駆動軸１６の中空部１７に挿入された状態で、駆動軸１６に接着固定されている。このように圧電素子１４を駆動軸１６内に挿入して固定することによって、圧電素子１４および駆動軸１６を含めた駆動装置１０全体の厚みを小さくできるメリットがある。
【００２２】
駆動軸１６は、その両端部が所定間隔を置いて固定されている２枚の支持板２０をそれぞれ貫通した状態で、軸方向に変位可能に支持されている。駆動軸１６上には、移動体１８が所定の摩擦力でもって支持されている。レンズ等の光学部材を支持した不図示の玉枠が移動体１８に連結されることで、移動体１８が駆動軸１６上で軸方向に摺動することによって光学部材が直進駆動されるようになっている。
【００２３】
本実施形態の駆動装置１０における駆動軸１６の材質は繊維強化樹脂複合体であり、この繊維強化樹脂複合体を構成する合成樹脂材料は液晶ポリマ（例えば液晶ポリエステル）またはポリフェニレンサルファイドである。このように駆動軸１６の材質が繊維強化樹脂複合体であって、前記繊維強化樹脂複合体を構成する合成樹脂材料を液晶ポリマまたはポリフェニレンサルファイドとすることで、駆動軸１６を射出成形により製造可能になる。その結果、駆動軸１６について、形状の自由度が大きくなるとともに、製造コストを安価にすることができる。また、セラミック製の駆動軸に比べて、軽いために圧電素子１４からの効率的な力の伝達を実現できるとともに、移動体１８が滑動するのに適した滑らかな表面を二次加工なしに得られる。
【００２４】
市販のポリフェニレンサルファイドとしては、シェブロンフィリップス社製のライトン、大日本インキ化学社製のＤＩＣ・ＰＰＳ、旭硝子マテックス社製のアサヒＰＰＳ、ポリプラスチックス社製のフォートロン、東ソー社製のサスティール、東レ社製のトレリナ、等を用いることができる。
【００２５】
液晶ポリマとしては、全芳香族系もしくは半芳香族系のポリエステル、ポリエステルイミド、ポリエステルアミド、ポリアミドイミド、ポリエステルカーボネート、ポイアゾメチン等が挙げられるが、全芳香族系の液晶ポリエステルが特に好ましい。液晶ポリエステルの構成成分としては、芳香族ジカルボン酸、芳香族ヒドロキシカルボン酸系化合物、芳香族ジオール系化合物、芳香族ジチオール、芳香族チオフェノール、芳香族チオールカルボン酸化合物、芳香族ヒドロキシアミン、芳香族ジアミン系化合物、または、これらの組み合わせ等が挙げられる。市販の芳香族系ポリエステルとしては、ポリプラスチックス社製のベクトラ、新日本石油化学社製のザイダー、住友化学社製のスミカスーパー、東レ社製のシベラス等を用いることができる。
【００２６】
前記繊維強化樹脂複合体に含まれる強化繊維は、カーボン繊維、ガラス繊維、カーボンウイスカ、または、チタン酸カリウムウイスカなどを使用することができる。この場合、前記繊維強化樹脂複合体における強化繊維の含有率は、１０〜５０体積パーセントであることが好ましい。強化繊維の含有率が１０体積パーセントより低いと駆動軸１６についての所望の強度が得られなくなり、一方、強化繊維の含有率が５０体積パーセントよりも高くなると射出成形しにくくなるからである。
【００２７】
前記構成からなる駆動装置１０の作動原理は、上述した従来例の駆動装置１００と同じである。したがって、ここでの重複することになる説明を省略する。
【００２８】
なお、前記駆動軸１６は、軸方向に垂直な横断面が同一径の円形断面を有するものとしたが、駆動軸１６は液晶ポリマまたはポリフェニレンサルファイドをベースとする繊維強化樹脂複合体で形成されているため形状の自由度が大きく、図５に示すように、軸方向端部において径の異なる部分を有するように形成することも容易にできる。また、駆動軸１６は、軸方向に垂直な横断面が例えば八角形や六角形や四角形などの多角形をなすように形成されてもよい。駆動軸１６が多角形であれば、移動体１８の駆動軸１６回りの回転を阻止することができるので、移動体１８の回転を阻止する部材を別途設ける必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来例の駆動装置の側面図。
【図２】移動体を含む従来例の駆動装置の分解斜視図と組立図。
【図３】駆動装置の作動原理を説明するための図。
【図４】本発明の実施形態の駆動装置を示す一部断面を含む側面図。
【図５】駆動軸の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００３０】
１０…駆動装置
１２…固定体
１４…圧電素子（電気機械変換素子）
１６…駆動軸（移動体支持部材）
１８…移動体
２０…支持板
【図１】
2006311794.tif 000003
【図２】
2006311794.tif 000004
【図３】
2006311794.tif 000005
【図４】
2006311794.tif 000006
【図５】
2006311794.tif 000007